(57)【要約】【課題】摩擦撹拌接合においてスタート時のバリの発生を効果的に抑制する。【解決手段】摩擦撹拌接合工具１０を回転しつつピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入していくと、回転ロッド１１の周囲の環状の領域Ｒに多量のバリβが発生する。そこで、回転しているピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入した後、摩擦撹拌接合工具１０を回転しつつ、前進点Ｐ４に進めてから、環状経路ｒに沿い移動させる動作を採用することにより、ピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入したときに大量に発生したバリβを消失させることができ、全体としてバリβの発生を抑制することができる。【選択図】図２E
2013018044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ロッドの先端面にピンを備えた摩擦撹拌接合工具を回転させながら被接合材の接合開始点に前記ピンを挿入してから、前記ピンを前記被接合材に挿入した状態で前記摩擦撹拌接合工具を回転しつつ接合線に沿い移動させ、前記ピンが接合終了点に達したら前記ピンを前記被接合材から引き抜く摩擦撹拌接合工具の移動方法において、
前記ピンを前記接合開始点に挿入したら、前記接合開始点から前記接合終了点に向かうのとは反対方向にある後退点にまで、前記摩擦撹拌接合工具を移動させ、その後、前記後退点から前記接合開始点に戻ってから前記接合線に沿い前記接合終了点に向かって前記摩擦撹拌接合工具を移動させ、
しかも、前記接合開始点から前記後退点までの距離は、前記回転ロッドの直径の１／２から１／１になっていることを特徴とする摩擦撹拌接合工具の移動方法。
【請求項２】
回転ロッドの先端面にピンを備えた摩擦撹拌接合工具を回転させながら被接合材の接合開始点に前記ピンを挿入してから、前記ピンを前記被接合材に挿入した状態で前記摩擦撹拌接合工具を回転しつつ接合線に沿い移動させ、前記ピンが接合終了点に達したら前記ピンを前記被接合材から引き抜く摩擦撹拌接合工具の移動方法において、
前記ピンを前記接合開始点に挿入することにより前記回転ロッドの周囲に沿う環状の領域に形成されたバリを除去・抑制するために、前記ピンを前記接合開始点に挿入した後に、前記環状の領域に沿い前記ピンが移動するように前記摩擦撹拌接合工具を移動させ、その後、前記接合線に沿い前記接合終了点に向かって前記摩擦撹拌接合工具を移動させることを特徴とする摩擦撹拌接合工具の移動方法。
【請求項３】
回転ロッドの先端面にピンを備えた摩擦撹拌接合工具を回転させながら被接合材の接合開始点に前記ピンを挿入してから、前記ピンを前記被接合材に挿入した状態で前記摩擦撹拌接合工具を回転しつつ接合線に沿い移動させ、前記ピンが接合終了点に達したら前記ピンを前記被接合材から引き抜く摩擦撹拌接合工具の移動方法において、
前記ピンを前記接合開始点に挿入することにより前記回転ロッドの周囲に沿う環状の領域に形成されたバリを除去・抑制するために、前記ピンを前記接合開始点に挿入した後に、前記環状の領域の複数箇所を直線的に通過して前記ピンが移動するように、前記接合線に平行な方向の移動と前記接合線に直交する方向の移動を組み合わせて前記摩擦撹拌接合工具を移動させ、その後、前記接合線に沿い前記接合終了点に向かって前記摩擦撹拌接合工具を移動させることを特徴とする摩擦撹拌接合工具の移動方法。
【請求項４】
回転ロッドの先端面にピンを備えた摩擦撹拌接合工具を回転させながら被接合材の接合開始点に前記ピンを挿入してから、前記ピンを前記被接合材に挿入した状態で前記摩擦撹拌接合工具を回転しつつ接合線に沿い移動させ、前記ピンが接合終了点に達したら前記ピンを前記被接合材から引き抜く摩擦撹拌接合工具の移動方法において、
前記摩擦撹拌接合工具を前記接合線に沿い移動させる際に、前記ピンが、前記接合線に平行な方向に前進してから、前記接合線に直交する方向に左横進行し、再び前記接合線に平行な方向に前進してから、前記接合線に直交する方向に右横進行するという一連の進行動作を繰り返し行い、
しかも、１回あたりの前記接合線に平行な方向に前進する距離は、前記回転ロッドの直径の１／２から３／４になり、
且つ、１回あたりの前記接合線に直交する方向に左進行する距離、及び、１回あたりの前記接合線に直交する方向に右進行する距離は、前記回転ロッドの直径の１／２から３／４になるように、前記摩擦撹拌接合工具を移動させることを特徴とする摩擦撹拌接合工具の移動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は摩擦撹拌接合工具の移動方法に関し、バリの発生を抑制することができるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
摩擦撹拌接合（ＦＳＷ：Friction Stir Welding）は、回転ロッドの先端面にピンを備えた摩擦撹拌接合工具を回転させながら、ピンを被接合材に押し込み、回転している摩擦撹拌接合工具を接合線に沿って移動させていくことにより、摩擦熱によって軟化した材料を撹拌（塑性流動化）して接合する接合方法である。
【０００３】
ここで、図５を参照して、摩擦撹拌接合による突合せ接合の手法を概説する。
図５(ａ)に示すように、円柱状の回転ロッド１１の先端面（ショルダ面）の中心にピン１２を備えた摩擦撹拌接合工具１０を回転させ、図５（ｂ）に示すように、摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつピン１２を被接合材１に挿入し、図５（ｃ）に示すように、ピン１２を被接合材（金属板）１に挿入した状態で摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ接合線に沿い移動し、最後に図５（ｃ）に示すように、ピン１２を被接合材１から引き抜く。
なお、図５において、αは接合領域、βはバリ、ｅｈはエンドホールである。
【０００４】
この摩擦撹拌接合は、通常の溶融溶接とは異なり、固相での接合が行われるため、金属組織が微細化し機械的特性に優れているという利点を有している。
【０００５】
かかる摩擦撹拌接合は、アルミニウムなどの軽金属材料の接合に利用されているが、近年では、ステンレス鋼などの鋼材のような、高強度材の接合にも適用されてきている。
【０００６】
また摩擦撹拌接合は、上述したような、大気中における突合せ接合（継手）や重ね合わせ接合（継手）等に適用できる他、液体ナトリウムなどのような液体金属中に存在する金属板に発生した亀裂などを補修する場合にも適用されている。
つまり、液体ナトリウムなどのような液体金属中に存在する金属板に亀裂が発生した場合には、亀裂位置から離れた所からＦＳＷ接合を開始し、亀裂部分を通過するように摩擦撹拌接合工具を移動させていき、亀裂部分を通過したら摩擦撹拌接合工具を引き抜く。このようにすれば、亀裂部分が接合領域となって接合されることにより補修ができる。
【０００７】
ＦＳＷ施工をした場合には、条件によってはバリ（図５参照）が発生する。バリは、ピンの差し込み量が大きい場合や、入熱量が大きい場合に、材料の撹拌状況等によって発生する。
【０００８】
発生したバリは、美観を損なうと共に、疲労強度が低下する等の理由から、通常では、グラインダ等で除去される。接合される材料がアルミニウムなどの軽金属の場合には、グラインダ等でバリは、比較的容易に除去することができる。
【０００９】
なお、液体ナトリウムなどのような液体金属中に存在する金属板を、ＦＳＷにより補修したことによりバリが発生した場合、このバリが外れて液体ナトリウム中に浮遊してしまうと、機器障害の原因となる可能性がある。このため、液体ナトリウムなどのような液体金属中に存在する金属板をＦＳＷにより補修する場合には、なるべくバリが発生しないようにすることが要望されていた。
【００１０】
ここで、バリ発生を低減したり、発生したバリを除去したりする従来手法を説明する。
特許文献１（特開２０００−３３４５７８）に示す技術では、回転ロッド（円柱状の工具本体）の外周部に、バリ取りカッタを一体的に備えている。
このため、摩擦撹拌接合工具が回転して発生したバリは、回転するバリ取りカッタにより切削されチップとして除去される。
【００１１】
特許文献２（特開２００２−２２４８５９）や特許文献３（特許第３２８３４３９号）に示す技術では、回転ロッドの先端面（ショルダ面）に、ピンに対して同心状となっている円環状の溝（メタル溜り部）を形成している。しかも、円環状の溝（メタル溜り部）は、回転ロッドの先端面（ショルダ面）の外周縁とピンの外周面との間の位置に形成されている。
このため、摩擦撹拌接合工具が回転・移動することにより生じた塑性流動化したメタルはメタル溜り部に入り、バリの発生を抑制することができる。
【００１２】
特許文献４（特開２００５−２３１５７６）に示す技術では、被接合材のうちバリが発生する部分に予め（接合前に）円弧を有する突起を形成しておく。そして摩擦撹拌接合をすると突起にバリが形成される。
このため、接合後にバリを突起と共に切除すると、バリが切除されるとともに突起の一部が切除される一方で、突起の円弧部分が残る。このように円弧部分が残るため、切除部分がなめらかとなる。
【００１３】
なお特許文献５（特開２００５―９５９５１）に示す技術では、ＦＳＷ重ね合わせ継手接合において、疲労強度を向上するために、ＦＳＷ開始部と接合起点との位置を異ならせたり、ＦＳＷ終端部と接合終点との位置を異ならせたりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−３３４５７８
【特許文献２】特開２００２−２２４８５９
【特許文献３】特許第３２８３４３９号
【特許文献４】特開２００５−２３１５７６
【特許文献５】特開２００５―９５９５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、被接合材が鋼等の高強度材である場合には、接合で生じたバリが強固であるため、バリを除去することは難しい。
また、スタート部では、接合工具を被接合材に挿入していくことにより特に多くのバリが発生するが、このスタート部で発生したバリを除去することは、従来方法では困難であった。
【００１６】
また、液体金属（ナトリウム）中、水中等の特殊環境で摩擦撹拌接合をする場合には、狭隘環境等で視認性が悪いことが多く、バリの除去、切削したバリの回収等が非常に困難である。
【００１７】
更に、亀裂補修のように発生位置が特定できない場合には、通常の接合継手のように、継手形状による対策（特許文献４に示すような対策）は難しい。
【００１８】
本発明は、上記従来技術に鑑み、バリの発生を効果的に抑制することができる、摩擦撹拌接合工具の移動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決する本発明の構成は、
回転ロッドの先端面にピンを備えた摩擦撹拌接合工具を回転させながら被接合材の接合開始点に前記ピンを挿入してから、前記ピンを前記被接合材に挿入した状態で前記摩擦撹拌接合工具を回転しつつ接合線に沿い移動させ、前記ピンが接合終了点に達したら前記ピンを前記被接合材から引き抜く摩擦撹拌接合工具の移動方法において、
前記ピンを前記接合開始点に挿入したら、前記接合開始点から前記接合終了点に向かうのとは反対方向にある後退点にまで、前記摩擦撹拌接合工具を移動させ、その後、前記後退点から前記接合開始点に戻ってから前記接合線に沿い前記接合終了点に向かって前記摩擦撹拌接合工具を移動させ、
しかも、前記接合開始点から前記後退点までの距離は、前記回転ロッドの直径の１／２から１／１になっていることを特徴とする。
【００２０】
また本発明の構成は、
回転ロッドの先端面にピンを備えた摩擦撹拌接合工具を回転させながら被接合材の接合開始点に前記ピンを挿入してから、前記ピンを前記被接合材に挿入した状態で前記摩擦撹拌接合工具を回転しつつ接合線に沿い移動させ、前記ピンが接合終了点に達したら前記ピンを前記被接合材から引き抜く摩擦撹拌接合工具の移動方法において、
前記ピンを前記接合開始点に挿入することにより前記回転ロッドの周囲に沿う環状の領域に形成されたバリを除去・抑制するために、前記ピンを前記接合開始点に挿入した後に、前記環状の領域に沿い前記ピンが移動するように前記摩擦撹拌接合工具を移動させ、その後、前記接合線に沿い前記接合終了点に向かって前記摩擦撹拌接合工具を移動させることを特徴とする。
【００２１】
また本発明の構成は、
回転ロッドの先端面にピンを備えた摩擦撹拌接合工具を回転させながら被接合材の接合開始点に前記ピンを挿入してから、前記ピンを前記被接合材に挿入した状態で前記摩擦撹拌接合工具を回転しつつ接合線に沿い移動させ、前記ピンが接合終了点に達したら前記ピンを前記被接合材から引き抜く摩擦撹拌接合工具の移動方法において、
前記ピンを前記接合開始点に挿入することにより前記回転ロッドの周囲に沿う環状の領域に形成されたバリを除去・抑制するために、前記ピンを前記接合開始点に挿入した後に、前記環状の領域の複数箇所を直線的に通過して前記ピンが移動するように、前記接合線に平行な方向の移動と前記接合線に直交する方向の移動を組み合わせて前記摩擦撹拌接合工具を移動させ、その後、前記接合線に沿い前記接合終了点に向かって前記摩擦撹拌接合工具を移動させることを特徴とする。
【００２２】
また本発明の構成は、
回転ロッドの先端面にピンを備えた摩擦撹拌接合工具を回転させながら被接合材の接合開始点に前記ピンを挿入してから、前記ピンを前記被接合材に挿入した状態で前記摩擦撹拌接合工具を回転しつつ接合線に沿い移動させ、前記ピンが接合終了点に達したら前記ピンを前記被接合材から引き抜く摩擦撹拌接合工具の移動方法において、
前記摩擦撹拌接合工具を前記接合線に沿い移動させる際に、前記ピンが、前記接合線に平行な方向に前進してから、前記接合線に直交する方向に左横進行し、再び前記接合線に平行な方向に前進してから、前記接合線に直交する方向に右横進行するという一連の進行動作を繰り返し行い、
しかも、１回あたりの前記接合線に平行な方向に前進する距離は、前記回転ロッドの直径の１／２から３／４になり、
且つ、１回あたりの前記接合線に直交する方向に左進行する距離、及び、１回あたりの前記接合線に直交する方向に右進行する距離は、前記回転ロッドの直径の１／２から３／４になるように、前記摩擦撹拌接合工具を移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の摩擦撹拌接合工具によれば、摩擦撹拌接合工具の移動経路を工夫することにより、摩擦撹拌接合に伴うバリの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本発明の実施例１に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図１Ｂ】本発明の実施例１に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図１Ｃ】本発明の実施例１に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図１Ｄ】本発明の実施例１に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図１Ｅ】本発明の実施例１に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図２Ａ】本発明の実施例２に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図２Ｂ】本発明の実施例２に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図２Ｃ】本発明の実施例２に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図２Ｄ】本発明の実施例２に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図２Ｅ】本発明の実施例２に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図３Ａ】本発明の実施例３に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図３Ｂ】本発明の実施例３に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図３Ｃ】本発明の実施例３に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図３Ｄ】本発明の実施例３に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図３Ｅ】本発明の実施例３に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図３Ｆ】本発明の実施例３に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図３Ｇ】本発明の実施例３に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図３Ｈ】本発明の実施例３に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図４】本発明の実施例４に係る摩擦撹拌接合工具の移動方法を示す説明図。
【図５】従来技術の摩擦撹拌接合工具による接合手順を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。
なお、以下の各実施例では、図５に示した摩擦撹拌接合工具１０を用いて摩擦撹拌接合する際における、摩擦撹拌接合工具１０の移動方法について工夫したものである。
前述したように、摩擦撹拌接合工具１０は、円柱状の回転ロッド１１の先端面であるショルダ面に、ピン１２を一体的に備えて構成されている。ピン１２は、回転ロッド１１と同軸となって、ショルダ面の中心から突出している。
【実施例１】
【００２６】
本発明の実施例１に係る、摩擦撹拌接合工具１０の移動方法を、図１Ａ〜図１Ｅを参照して順に説明する。なお摩擦撹拌接合工具１０は、図示しない移動装置により移動される。
実施例１では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向（図１Ａ参照）に沿い移動する移動装置により、摩擦撹拌接合工具１０を移動する。
【００２７】
図１Ａは、液体ナトリウムなどのような液体金属中に存在する被接合材である金属板１０１を示す平面図である。この金属板１０１には亀裂Ｋが発生している。そこで、摩擦撹拌接合により亀裂Ｋを接合して補修をするため、金属板１０１上に接合開始点Ｐ１と接合終了点Ｐ２を設定する。接合開始点Ｐ１と接合終了点Ｐ２とを結ぶラインが接合線Ｌであり、接合線Ｌが亀裂Ｋの発生位置を通過している。
【００２８】
なお、Ｐ３は後退点であり、接合開始点Ｐ１から見て、接合終了点Ｐ２に向かうのとは反対方向に設定した点である。本例では、接合開始点Ｐ１と後退点Ｐ３との距離は、摩擦撹拌接合工具１０の回転ロッド１１の直径の１／２であるが、回転ロッド１１の直径の１／２から１／１の範囲の長さにしてもよい。
【００２９】
図１Ｂに示すように、摩擦撹拌接合工具１０を回転させながらピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入する。このときには、摩擦撹拌接合工具１０はＸＹ平面内での水平移動をしておらず、回転しながら金属板１０１に押し込まれてピン１２が金属板１０１に挿入されていくだけであるため、大量のバリβが発生する。つまり、回転ロッド１１の周囲に沿う環状の領域Ｒに、大量のバリβが形成される。
【００３０】
なお、ピン１２が金属板１０１に挿入された後に、ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつＸＹ平面内で水平に移動させていく際にもバリβは発生するが、その量は、水平移動なくピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入するときに発生するバリβに比べて、かなり少ない。
【００３１】
実施例１では、水平移動なくピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入したときに発生したバリβの量を最終的に少なく（抑制）するため、図１Ｃに示すように、ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ、接合開始点Ｐ１から後退点Ｐ３にまで移動させる。その後、図１Ｄに示すように、ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ、後退点Ｐ３から接合開始点Ｐ１にまで移動させる。なお、αは接合領域である。
【００３２】
ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ移動させていく際に発生するバリβは、前述したように比較的少ない。ピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入するときに大量に発生したバリβは、摩擦撹拌接合工具１０が回転しつつ、接合開始点Ｐ１→後退点Ｐ３→接合開始点Ｐ１と移動することにより、摩擦撹拌接合工具１０内に再び巻き込まれるため、残存するバリβが少なくなる。
【００３３】
図１Ｅに示すように、ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ、接合線Ｌに沿い接合開始点Ｐ１から接合終了点Ｐ２に向かって移動させていくと、亀裂Ｋは接合されて接合領域αとなって補修される。
【００３４】
ピン１２が接合終了点Ｐ２に達したら、回転している摩擦撹拌接合工具１０を引き上げてピン１２を金属板１０１から引き抜く。
【００３５】
このように、回転しているピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入した後、摩擦撹拌接合工具１０を回転しつつ、接合開始点Ｐ１→後退点Ｐ３→接合開始点Ｐ１と移動させる動作を採用することにより、ピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入したときに大量に発生したバリβが大幅に減少して残存するバリβが少なくなる。
しかも、摩擦撹拌接合工具１０を回転しつつ、接合開始点Ｐ１→後退点Ｐ３→接合開始点Ｐ１と移動させるようにプログラムを変更することは容易である。
【実施例２】
【００３６】
本発明の実施例２に係る、摩擦撹拌接合工具１０の移動方法を、図２Ａ〜図２Ｅを参照して順に説明する。なお摩擦撹拌接合工具１０は、図示しない移動装置により移動される。
実施例２では、金属板１０１の面内で、直線移動（Ｘ軸方向移動、Ｙ軸方向移動）することができるのみならず曲線移動することもできる移動装置により、摩擦撹拌接合工具１０を移動する。
【００３７】
図２Ａは、液体ナトリウムなどのような液体金属中に存在する被接合材である金属板１０１を示す平面図である。この金属板１０１には亀裂Ｋが発生している。そこで、摩擦撹拌接合により亀裂Ｋを接合して補修をするため、金属板１０１上に接合開始点Ｐ１と接合終了点Ｐ２を設定する。接合開始点Ｐ１と接合終了点Ｐ２とを結ぶラインが接合線Ｌであり、接合線Ｌが亀裂Ｋの発生位置を通過している。
【００３８】
図２Ｂに示すように、摩擦撹拌接合工具１０を回転させながらピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入する。このときには、摩擦撹拌接合工具１０は水平移動をしておらず、回転しながら金属板１０１に押し込まれてピン１２が金属板１０１に挿入されていくだけであるため、大量のバリβが発生する。つまり、回転ロッド１１の周囲に沿う環状の領域Ｒに、大量のバリβが環状に形成される。
【００３９】
なお、ピン１２が金属板１０１に挿入された後に、ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ平面内で水平に移動させていく際にもバリβは発生するが、その量は、水平移動なくピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入するときに発生するバリβに比べて、かなり少ない。
【００４０】
実施例２では、水平移動なくピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入したときに発生したバリβを消失させるため、拡大図である図２Ｃに示すように、ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ、接合開始点Ｐ１から前進点Ｐ４にまで移動させる。本例では、接合開始点Ｐ１から前進点Ｐ４までの距離を、摩擦撹拌接合工具１０の回転ロッド１１の直径の１／２〜３／４にしている。つまり、接合開始点Ｐ１から見て、環状の領域Ｒに形成されたバリβよりも外周側に、前進点Ｐ４を設定している。
【００４１】
次に、拡大図である図２Ｄに示すように、ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ、前進点Ｐ４から移動開始して、環状の領域Ｒに形成されたバリβよりも外周側に設定した環状経路ｒに沿い移動させて、前進点Ｐ４に再び戻す。
【００４２】
ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ環状経路ｒに沿い移動させていくと、ピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入したときに大量に発生した環状のバリβは、摩擦撹拌接合工具１０内に再び巻き込まれて消失する。
【００４３】
図２Ｅに示すように、ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ、接合線Ｌに沿い前進点Ｐ４から接合終了点Ｐ２に向かって移動させていくと、亀裂Ｋは接合されて接合領域αとなって補修される。
【００４４】
ピン１２が接合終了点Ｐ２に達したら、回転している摩擦撹拌接合工具１０を引き上げてピン１２を金属板１０１から引き抜く。
【００４５】
このように、回転しているピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入した後、摩擦撹拌接合工具１０を回転しつつ、前進点Ｐ４に進めてから、環状経路ｒに沿い移動させる動作を採用することにより、ピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入したときに大量に発生したバリβを消失させることができ、全体としてバリβの発生を抑制することができる。
【実施例３】
【００４６】
本発明の実施例３に係る、摩擦撹拌接合工具１０の移動方法を、図３Ａ〜図３Ｈを参照して順に説明する。なお摩擦撹拌接合工具１０は、図示しない移動装置により移動される。
実施例３では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向（図３Ａ参照）に沿い移動する移動装置により、摩擦撹拌接合工具１０を移動する。
【００４７】
図３Ａは、液体ナトリウムなどのような液体金属中に存在する被接合材である金属板１０１を示す平面図である。この金属板１０１には亀裂Ｋが発生している。そこで、摩擦撹拌接合により亀裂Ｋを接合して補修をするため、金属板１０１上に接合開始点Ｐ１と接合終了点Ｐ２を設定する。
実施例３では、接合開始点Ｐ１は、接合線Ｌの始端位置ではなく、接合線Ｌの始端位置からずれている。接合線Ｌの終端位置は接合終了点Ｐ２となっており、接合線Ｌが亀裂Ｋの発生位置を通過している。
また、接合線Ｌの方向をＸ軸方向、接合線Ｌと直行する方向をＹ軸方向としている。
【００４８】
図３Ｂに示すように、摩擦撹拌接合工具１０を回転させながらピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入する。このときには、摩擦撹拌接合工具１０は水平移動をしておらず、回転しながら金属板１０１に押し込まれてピン１２が金属板１０１に挿入されていくだけであるため、大量のバリβが発生する。つまり、回転ロッド１１の周囲に沿う環状の領域Ｒに、大量のバリβが環状に形成される。
【００４９】
実施例３では、水平移動なくピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入したときに発生したバリβを消失させるため、拡大図である図３Ｃ〜図３Ｇに示すように、ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ、接合開始位置Ｐ１から位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５の順で移動させる。
【００５０】
さらに詳述すると、ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ、
（１）接合開始位置Ｐ１から位置Ｐ１１まで、回転ロッド１１の直径の１／２〜３／４の長さだけ＋Ｘ軸方向に移動させ（図３Ｃ参照）、
（２）位置Ｐ１１から位置Ｐ１２まで、回転ロッド１１の直径の１／２の長さだけ＋Ｙ軸方向に移動させ（図３Ｄ参照）、
（３）位置Ｐ１２から位置Ｐ１３まで、回転ロッド１１の直径の１．５倍の長さだけ−Ｘ軸方向に移動させ（図３Ｅ参照）、
（４）位置Ｐ１３から位置Ｐ１４まで、回転ロッド１１の直径の長さだけ−Ｙ軸方向に移動させ（図３Ｆ参照）、
（５）位置Ｐ１４から位置Ｐ１５まで、回転ロッド１１の直径の１．５倍の長さだけ＋Ｘ軸方向に移動させる（図３Ｇ参照）。
ちなみに、位置Ｐ１１と位置Ｐ１２との間の距離は、回転ロッド１１の直径の１／２から３／４の範囲の長さを採用することができ、位置Ｐ１２と位置Ｐ１３との間の距離は、回転ロッド１１の直径の１．５〜２．５倍の範囲の長さを採用することができる。
【００５１】
ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ、接合開始点Ｐ１から位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５の順で移動させていくと、ピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入したときに大量に発生した環状のバリβは、摩擦撹拌接合工具１０内に再び巻き込まれて消失する。
【００５２】
図３Ｈに示すように、ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ、接合線Ｌに沿い位置Ｐ１５から接合終了点Ｐ２に向かって移動させていくと、亀裂Ｋは接合されて接合領域αとなって補修される。
【００５３】
ピン１２が接合終了点Ｐ２に達したら、回転している摩擦撹拌接合工具１０を引き上げてピン１２を金属板１０１から引き抜く。
【００５４】
このように、回転しているピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入した後、摩擦撹拌接合工具１０を回転しつつ、接合開始点Ｐ１から位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５の順で移動させる動作を採用することにより、ピン１２を接合開始点Ｐ１に挿入したときに大量に発生したバリβを消失させることができ、全体としてバリβの発生を抑制することができる。
【００５５】
なお、摩擦撹拌接合工具１０の移動方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向であるため、摩擦撹拌接合工具１０を、接合開始点Ｐ１から位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５の順で移動させるようにプログラムを変更することは容易である。
【実施例４】
【００５６】
本発明の実施例４に係る、摩擦撹拌接合工具１０の移動方法を、図４を参照して順に説明する。なお摩擦撹拌接合工具１０は、図示しない移動装置により移動される。
実施例４では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向（図４参照）に沿い移動する移動装置により、摩擦撹拌接合工具１０を移動する。
【００５７】
図４は、液体ナトリウムなどのような液体金属中に存在する被接合材である金属板１０１を示す平面図である。この金属板１０１には亀裂Ｋが発生している。そこで、摩擦撹拌接合により亀裂Ｋを接合して補修をするため、金属板１０１上に接合開始点Ｐ１と接合終了点Ｐ２を設定する。
実施例４では、接合開始点Ｐ１は、接合線Ｌの始端位置ではなく、接合線Ｌの始端位置からずれている。接合線Ｌの終端位置は接合終了点Ｐ２となっており、接合線Ｌが亀裂Ｋの発生位置を通過している。なお、接合開始点P１は、接合線Ｌの始端位置からずれていない位置から開始してもよい。
また、接合線Ｌの方向をＸ軸方向、接合線Ｌと直行する方向をＹ軸方向としている
【００５８】
実施例４では、ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転させつつ移動させていくときに発生するバリを、なるべく抑制することができるように工夫したものである。
【００５９】
具体的には、図４に実線の矢印で示すように、ピン１２を金属板１０１に挿入した状態のままで摩擦撹拌接合工具１０を回転しつつ接合線Ｌに沿い移動させる際に、ピン１２が、接合線Ｌに平行な＋Ｘ軸方向に前進してから、接合線Ｌに直交する＋Ｙ軸方向に左横進行し、再び接合線Ｌに平行な＋Ｘ軸方向に前進してから、接合線Ｌに直交する−Ｙ軸方向に右横進行するという一連の進行動作を繰り返し行う。
しかも、１回あたりの接合線Ｌに平行な方向に前進する距離は、回転ロッド１１の直径の１／２から３／４とし、且つ、１回あたりの接合線Ｌに直交する方向に左進行する距離、及び、１回あたりの接合線Ｌに直交する方向に右進行する距離は、回転ロッド１１の直径の１／２から３／４になるように、摩擦撹拌接合工具１０を移動させる。
【００６０】
このように、摩擦撹拌接合工具１０をジグザグに横移動しつつ（オシレーションさせつつ）前進させることにより、摩擦撹拌接合工具１０を回転しつつ接合線Ｌに沿い移動させる際に発生したバリを、オシレーションする摩擦撹拌接合工具１０が巻き込んでいき、バリの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１、１０１  被接合材（金属板）
１０  摩擦撹拌接合工具
１１  回転ロッド
１２  ピン
Ｐ１  接合開始点
Ｐ２  接合終了点
Ｐ３  後退点
Ｐ４  前進点
Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５  位置
Ｌ  接合線
Ｒ  環状の領域
ｒ  環状経路
α  接合領域
β  バリ
ｅｈ  エンドホール
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
2013018044.tif 000006
【図１Ｅ】
2013018044.tif 000007
【図２Ａ】
2013018044.tif 000008
【図２Ｂ】
2013018044.tif 000009
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2013018044.tif 000014
【図３Ｃ】
2013018044.tif 000015
【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図４】
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【図５】
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